KR20020095505A - 액정표시장치 및 그의 전극층 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극층 형성시 전도성 고분자 물질을 사용함으로써 공정을 단순화함과 아울러 제조 비용을 저감할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 전극층 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 전극층 제조방법은 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 스캔신호가 공급되는 게이트라인과, 액정셀을 구동하기 위한 화소전극과, 스캔신호에 응답하여 데이터신호를 상기 화소전극으로 절환하기 위한 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치에 있어서, 게이트라인, 데이터라인, 박막트랜지스터에 포함되는 게이트전극, 소스 및 드레인전극 등을 포함하는 신호배선이 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층으로 형성되는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전도성 고분자 물질을 사용하여 게이트전극, 소오스 및 드레인 전극 등을 형성하여 포토레지스트 패턴공정, 에칭공정 및 포토레지스트 패턴 제거(Strip) 공정을 수행하지 않으므로 공정수를 줄일 수 있음과 아울러 제조 비용을 저감할 수 있다.
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전극층 형성시 전도성 고분자 물질을 사용함으로써 공정을 단순화함과 아울러 제조 비용을 저감할 수 있는 액정표시장치 및 그의 전극층 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정표시장치 중 액정셀별로 스위칭소자가 마련된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입은 동영상을 표시하기에 적합하다. 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에서 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 이용되고 있다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 화소들이 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부들 각각에 배열되어진 화소매트릭스(Picture Element Matrix 또는 Pixel Matrix)에 텔레비전 신호와 같은 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 화소들 각각은 데이터라인으로부터의 데이터신호의 전압레벨에 따라 투과 광량을 조절하는 액정셀을 포함한다. TFT는 게이트라인과 데이터라인들의 교차부에 설치되어 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 액정셀 쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 위에 형성된 TFT가 도시되어 있다. TFT의 제조공정은 다음과 같다. 먼저, 게이트전극(12)과 게이트라인이 Al, Mo, Cr 등의 금속으로 기판(10) 상에 증착된 후, 사진식각법에 의해 패터닝된다. 게이트전극(12)이 형성된 기판(10) 상에는 SiNx 등의 무기막으로 된 게이트절연막(14)이 형성된다. 게이트절연막(14) 위에는 비정질 실리콘(amorphous-Si : 이하 "a-Si"이라 함)으로 된 반도체층(16)과 n+ 이온이 도핑된 a-Si으로 된 오믹접촉층(18)이 연속 증착된다. 오믹접촉층(18)과 게이트절연막(14) 위에는 Mo, Cr 등의 금속으로 된 소오스전극(20)과 드레인전극(22)이 형성된다. 이 소오스전극(20)은 데이터라인과 일체로 패터닝된다. 소오스전극(20)과 드레인전극(22) 사이의 개구부를 통하여 노출된 오믹접촉층(18)은 건식에칭 또는 습식에칭에 의해 제거된다. 그리고 기판(10) 상에 SiNx 또는 SiOx로 된 보호막(24)이 전면 증착되어 TFT를 덮게 된다. 이어서, 보호막(24) 위에는 콘택홀(26)이 형성된다. 이 콘택홀(26)을 통하여 드레인전극(22)에 접속되게끔 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)로 된 화소전극(28)이 증착된다.
이와 같은 TFT 공정은, 전극층(20, 22, 28)의 패터닝이나 콘택홀(26) 형성시 포토레지스트(Photo Resiste : 이하 "PR"이라 함) 패턴형성, 에칭공정, PR 패턴 제거(Strip) 공정 등이 수행되고 있다. 이와 같은 PR 패턴 형성공정, 에칭공정, PR 패턴 제거공정은 TFT의 제작공정 뿐만 아니라 상부기판의 컬러필터 형성공정, 전극 패터닝 공정 등에서 이용되고 있다.
도 2는 종래의 기술에 따른 기판 상에 전극층을 증착하는 방법을 단계적으로 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 기판(30) 상에 금속층(32)을 증착한다. 금속층(32)은 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등과 같은 도전물질로 형성된다.
다음으로, 증착된 금속층(32) 상에 PR(34)을 증착한 후 도 2b와 같이 패터닝한다.
PR 패터닝은 PR(34)을 금속층(32) 상에 균일한 두께를 가지도록 코팅한 후 PR(34) 상에 포토마스크(Photo Mask)(도시하지 않음)를 정렬시키고 자외선에 노광시킨다. 이 때 자외선에 노광된 PR(34)은 자외선에 의해 분자구조가 바뀌어 현상액에 용해 가능한 물질로 분해된다.
이어서, PR(34) 패턴 후 드러난 금속층(32)을 도 2c와 같이 에칭한다.
금속층(32)은 PR(34) 패턴과 대응되도록 습식방법을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 에칭된다. 이때, 식각액으로는 (NH4)2S2O8수용액 등이 사용된다. 또한 금속식각을 위한 에칭장비를 필요로 하게 된다.
금속층(32)을 에칭한 후 스트립 장비를 이용하여 에칭되지 않는 금속층(32)상에 형성된 PR(34)을 도 2d와 같이 제거한다.
PR(34)이 스트립되는 과정은 기판(30) 상의 이물질을 제거하기 위해 PR 패턴을 세정하고 노즐을 이용하여 스트리퍼 용액을 분사하여 기판 상의 PR(34)을 제거한다. PR(34)이 제거된 후 IPA 용액을 분사하여 스트리퍼 용액을 중화시키고, DI를 소정압력으로 분사하여 기판(30) 상의 스트리퍼 및 IPA 용액을 세정한다. 이후 스핀 드라이 방식으로 회전시켜 기판(30)을 건조시킴으로써 기판(30) 상의 DI를 제거한다. 이로써 기판(30)의 금속층(32) 상에 형성된 PR(34)을 제거하게 된다.
이러한 종래의 액정표시장치에서는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 금속으로 구성된 전도층을 증착하는 과정에서 고가의 진공장비를 사용하게 된다. 또한, 게이트라인과 연결된 게이트전극과, 데이터라인과 연결된 소스 및 드레인전극을 형성하기 위하여 금속층을 패터닝할 때, 금속층을 식각하기 위한 에칭 장비가 필요하게 되며 각종 에천트(echant)가 사용되게 된다. 이에 따라, 공정의 비용이 커지게 되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 진공장비, 에칭장비 및 스트립 장비를 사용하지 않고 전극층을 형성하여 공정을 단순화함과 아울러 제조 비용을 저감할 수 있는 액정표시장치 및 그의 전극층 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 박막트랜지스터를 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 기술에 따른 전극층을 형성하는 방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치의 전극층을 형성하는 방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에서 포토레지스트 제거시 사용되는 리프트-오프방법을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치의 전극층을 형성하는 방법을 단계적으로 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 30, 40, 60, 70 : 기판 12, 42 : 게이트전극
14, 44 : 게이트 절연막 16, 46 : 반도체층
18, 48 : 오믹접촉층 20, 50 : 소오스전극
22, 52 : 드레인전극 24, 54 : 보호막
26, 56 : 콘택홀 28,58 : 화소전극
32 : 금속층 34, 62 : 포토레지스트
64, 72 : 전도성 고분자 물질
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 액정표시장치는 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 스캔신호가 공급되는 게이트라인과, 액정셀을 구동하기 위한 화소전극과, 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터신호를 상기 화소전극으로 절환하기 위한 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치에서 상기 게이트라인, 데이터라인, 박막트랜지스터에 포함되는 게이트전극, 소스 및 드레인전극 등을 포함하는 신호배선 중 최소 하나 이상의 배선이 전도성 고분자 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 전극층 제조방법은 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 스캔신호가 공급되는 게이트라인과, 액정셀을 구동하기 위한 화소전극과, 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터신호를 상기 화소전극으로 절환하기 위한 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트라인, 데이터라인, 박막트랜지스터에 포함되는 게이트전극, 소스 및 드레인전극 등을 포함하는 신호배선이 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층으로 형성되는 단계를 포함한다.
이 경우 전도층을 형성하는 단계는 기판 상에 포토레지스트를 도포한 다음 포토 마스크를 이용하여 패터닝하는 단계와, 상기 기판 상에 전도성 고분자 물질을 전면증착하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 기판 상에 전도성 고분자 물질로 구성된 신호배선을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 전도층을 형성하는 단계는 기판 상에 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층을 형성하는 단계와, 상기 전도층 상에 포토마스크를 이용하여 패터닝하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 전도성 고분자 물질은 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(3-알킬-시오핀)(Poly(3-alkyl-thiophene)) 및 폴리페닐린 비닐린(Polyphenylene Vinylene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 게이트라인과 데이터라인의 교차부에 형성된 TFT와, 게이트라인과 데이터라인의 교차구조로 마련된 화소영역에 형성된 화소전극(58)을 구비한다.
TFT는 기판(40) 상에 형성된 게이트전극(42), 게이트절연막(44), 반도체층(46), 오믹접촉층(48), 소오스 및 드레인전극(50,52)이 순차적으로 적층되어 구성된다. 게이트전극(42)은 게이트라인과 연결되며, 소오스전극(50)은 데이터라인과 연결된다. 드레인전극(52)은 보호막(54)에 형성된 컨택홀(56)을 통해 화소전극(58)과 접촉된다.
게이트라인과 게이트전극(42)은 전도성 고분자 물질로 형성된다. 마찬가지로, 데이터라인과 소오스 및 드레인전극(50,52)도 전도성 고분자 물질로 형성된다.
이러한, TFT는 게이트전극(42)에 인가되는 스캔펄스 공급기간동안 데이터라인 상의 데이터신호를 화소전극(58)에 공급하여 액정셀을 구동하게 된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전극층을 형성하는 방법을 단계적으로 도시한 것이다.
도 4a를 참조하면, 먼저 기판(60) 상에 PR(62)을 증착한 후 패터닝한다.
PR(62) 패터닝은 PR(62)을 기판(60) 상에 균일한 두께를 가지도록 코팅한 후 PR(62) 상에 포토마스크(Photo Mask)(도시하지 않음)를 정렬시키고 자외선에 노광시킨다. 이 때 자외선에 노광된 PR(62)은 자외선에 의해 분자구조가 바뀌어 현상액에 용해 가능한 물질로 분해된다.
다음으로, 기판(60) 상의 전면에 스프레이(Spray), 프린팅(Printing) 등의 코팅(Coating) 방법을 사용하여 전도성 고분자(Polymer)물질(64)을 도 4b와 같이 도포한다.
이어서, 전도성 고분자 물질(64)가 도포된 후 리프트-오프(Lift-Off) 방법으로 기판(60) 상에 형성된 PR(62)을 도 4c와 같이 제거한다.
PR(62)이 제거되는 과정은 기판(60) 상의 이물질을 제거하기 위해 PR(62) 패턴을 세정하고 노즐을 이용하여 스트리퍼 용액을 분사하여 기판(60) 상의 PR(62)을 제거한다. 이 때 스트리퍼 용액은 도 5에 도시된 바와 같이 PR(60) 패턴의 스텝 커버리지(Step Coverage)가 나쁜 두 모서리 부분(64a, 64b)을 치고 들어감으로써 PR(62)을 제거한다. 스텝 커버리지는 PR 패턴 상의 옆면에 증착된 두께와 윗면에 증착된 두께의 비를 말한다. 또한 유기막처럼 전체를 동일한 높이로 전도성 고분자 물질(64)을 도포한 경우에도 리프트-오프(Lift-Off) 방법으로 PR(62)을 제거하게 된다.
PR(62)이 제거된 후 IPA 용액을 분사하여 스트리퍼 용액을 중화시키고, DI를 소정 압력으로 분사하여 기판(60) 상의 스트리퍼 및 IPA 용액을 세정한다. 이후 기판(60)을 건조시키기 위해 스핀 드라이 방식으로 회전시켜 기판 상의 DI를 제거한다. 이로써 기판(60) 상에 형성된 PR(62)을 제거하고 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층(64)만 남게 되어 전극층을 형성한다.
전도성 고분자는 고분자 고유의 특성을 가지면서 전기도 흐르게 하는 물질로서, 전도성 고분자 물질의 종류는 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.
| 고분자 | 도핑 물질 | 전도도(S/Cm) |
| Polyacetylene | I2,Br2, Li, Na, AsF5 | 10000a |
| Polypyrrole | BF4, ClO4, tosylateb | 500-7500 |
| Polythiophene | BF4, ClO4, tosylateb, FeCl4 | 100 |
| Poly(3-alkyl-thiophene) | BF4, ClO4, FeCl4 | 1000-10000a |
| Polyphenylene Sulfide | AsF5 | 500 |
| Polyphenylene Vinylene | AsF5 | 10000a |
| Polyazulene | BF4, ClO4 | 1 |
| Polyisothian aphthalene | BF4, ClO4 | 50 |
| Polyphenylene | AsF5,Li, K | 1000 |
| Polyaniline | HCl | 200a |
| Polyfuran | BF4, ClO4 | 100 |
[a: Conductivity of oriented polmer, b: p-Toluenesulfonate]
표 1에 나타낸 전도성 고분자 물질 중에서 본 발명에서는 전도도가 높은 고분자 물질을 사용한다. 이로써 주로 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(3-알킬-시오핀)(Poly(3-alkyl-thiophene)) 및 폴리페닐린 비닐린(Polyphenylene Vinylene) 등의 고분자 물질이 적용된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전극층을 형성하는 방법을 단계적으로 도시한 것이다.
도 6a를 참조하면, 먼저 기판(70)의 전면에 PR 패터닝의 과정없이 전도성 고분자 물질을 도포하여 전도층(72)을 형성한다.
전도층(72)은 표 1에 나타낸 전도성 고분자 물질을 스프레이(Spray), 프린팅(Printing) 등의 코팅(Coating) 방법에 의하여 도포된다.
다음으로, 기판(70) 상의 전도층(72)을 도 6b와 같이 패터닝한다. 이 전도층(72) 상부에 투과부(74a), 차단부(74b)를 갖는 포토마스크가 형성된다. 이 포토마스크를 이용하여 패터닝함으로써 전도층(72) 패턴이 형성된다.
전도층(72) 패턴은 균일하게 도포된 전도층 상에 포토마스크을 정렬시키고 자외선에 노광시킨다. 이때 자외선에 노광된 전도층(72)은 자외선에 의해 분자구조가 바뀌어 현상액에 용해 가능한 물질로 분해된다. 이로써 에칭장비나 스트립 장비를 사용하지 않고도 전도층(72)만 남게하여 전극층을 형성하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 전극층 제조방법은 전도성 고분자 물질을 사용하여 게이트전극, 소오스 및 드레인 전극 등을 형성하여 포토레지스트 패턴공정, 에칭공정 및 포토레지스트 패턴 제거(Strip) 공정을 수행하지 않으므로 제조 시간 및 장비투자비 등의 절감효과 등을 기대할 수 있을 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (8)
- 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 스캔신호가 공급되는 게이트라인과, 액정셀을 구동하기 위한 화소전극과, 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터신호를 상기 화소전극으로 절환하기 위한 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치에 있어서,상기 게이트라인, 데이터라인, 박막트랜지스터에 포함되는 게이트전극, 소스 및 드레인전극 등을 포함하는 신호배선 중 최소 하나 이상의 배선이 전도성 고분자 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전도성 고분자 물질은 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(3-알킬-시오핀)(Poly(3-alkyl-thiophene)) 및 폴리페닐린 비닐린(Polyphenylene Vinylene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 데이터신호가 공급되는 데이터라인과, 스캔신호가 공급되는 게이트라인과, 액정셀을 구동하기 위한 화소전극과, 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터신호를 상기 화소전극으로 절환하기 위한 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,상기 게이트라인, 데이터라인, 박막트랜지스터에 포함되는 게이트전극, 소스및 드레인전극 등을 포함하는 신호배선 중 최소 하나 이상의 배선이 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층으로 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 전도층을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 포토레지스트를 도포한 다음 포토 마스크를 이용하여 패터닝하는 단계와,상기 기판 상에 전도성 고분자 물질을 전면증착하는 단계와,상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 기판 상에 전도성 고분자 물질로 구성된 신호배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 전도층을 형성하는 단계는 기판 상에 전도성 고분자 물질로 구성된 전도층을 형성하는 단계와,상기 전도층 상에 포토마스크를 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 전도성 고분자 물질은 스프레이 코팅 또는 프린팅 코팅방법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계는 상기 기판 상의 이물질을 제거하기 위해 세정하는 단계와,노즐을 이용하여 스트리퍼 용액을 분사하여 포토레지스트를 제거하는 단계와,상기 포토레지스트가 제거된 기판 상을 IPA 용액을 분사하여 스트리퍼 용액을 중화시키는 단계와,상기 기판 상의 스트리퍼 및 IPA 용액을 세정하기 위해 DI를 소정압력으로 분사하는 단계와,상기 DI를 제거하기 위해 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 전도성 고분자 물질은 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(3-알킬-시오핀)(Poly(3-alkyl-thiophene)) 및 폴리페닐린 비닐린(Polyphenylene Vinylene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 전극층 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7299547B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-11-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing tape wiring board |
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| US11044802B2 (en) | 2017-02-16 | 2021-06-22 | Azotek Co., Ltd. | Circuit board |
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-
2001
- 2001-06-14 KR KR1020010033450A patent/KR20020095505A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN109507814B (zh) * | 2017-09-15 | 2021-07-20 | 佳胜科技股份有限公司 | 复合基板的制作方法 |
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